JPH10235536A - 工作機械の主軸冷却装置 - Google Patents

工作機械の主軸冷却装置

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JPH10235536A
JPH10235536A JP4052497A JP4052497A JPH10235536A JP H10235536 A JPH10235536 A JP H10235536A JP 4052497 A JP4052497 A JP 4052497A JP 4052497 A JP4052497 A JP 4052497A JP H10235536 A JPH10235536 A JP H10235536A
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JP
Japan
Prior art keywords
spindle
cooling
tool
air
cooling device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4052497A
Other languages
English (en)
Inventor
Narimitsu Nakaminami
成光 中南
Kensuke Nagata
健介 永田
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DMG Mori Co Ltd
Original Assignee
Mori Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10235536A publication Critical patent/JPH10235536A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で主軸廻りを冷却でき、工具位置
の熱変位を減少して加工精度への悪影響を削減できる工
作機械の主軸冷却装置を提供する。 【解決手段】 主軸頭5内に配置された主軸11の一端
に工具Tを装着するとともに他端を主軸モータ15で駆
動するようにした工作機械の上記主軸11及びその周囲
を外部から冷却する主軸冷却装置において、上記主軸頭
5の外表面に上記主軸11の少なくとも左,右側方及び
前方を覆う冷却ジャケット19a〜19cを形成し、該
冷却ジャッケト19a〜19c内に上記工具装着側から
冷却空気を供給し、該冷却空気を上記主軸モータ15側
から排出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
等の工作機械において、主軸頭の主軸及びその周囲を冷
却するための主軸冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】主軸頭内に主軸を配置し、該主軸の下端
に工具を装着するとともに上端に主軸を回転駆動する主
軸モータを配置した工作機械における冷却装置として
は、従来、上記主軸モータの通風ファンによるものが一
般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置の場合、
主軸モータの周囲は冷却されるものの、主軸の周囲の冷
却は不十分であり、そのため主軸の工具位置の熱変位が
大きく、加工精度に悪影響を与えるという問題がある。
【0004】なお、主軸頭内に主軸駆動モータを内蔵し
たタイプでは、主軸の外周にオイルジャケットを設け、
冷却した油を循環させて冷却するようにしたものがあ
る。しかしこの冷却装置では、油の冷却装置が高価であ
り、オイルジャケットの加工,組立が面倒であるととも
に部品点数が増加し、さらに主軸の回転慣性が大きくな
り相対的に高出力のモータが必要となり、その分発熱も
増加し、冷却コストが高くなる問題がある。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、簡単な構造で主軸廻りを冷却でき、工具位
置の熱変位を減少して加工精度への悪影響を削減できる
工作機械の主軸冷却装置を提供することを課題としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、主軸
頭内に配置された主軸の一端に工具を装着するとともに
他端を主軸モータで駆動するようにした工作機械の上記
主軸及びその周囲を外部から冷却する主軸冷却装置にお
いて、上記主軸頭の外表面に上記主軸の少なくとも左,
右側方及び前方を覆う冷却ジャケットを形成し、該冷却
ジャッケト内に上記工具装着側から冷却空気を供給し、
該冷却空気を上記主軸モータ側から排出したことを特徴
としている。
【0007】請求項2の発明は、請求項1において、上
記冷却ジャケット内に主軸方向に延びる冷却フィンを形
成したことを特徴としている。
【0008】請求項3の発明は、請求項1又は2におい
て、上記冷却ジャケットに圧縮空気源を冷却空気供給通
路を介して接続し、該冷却空気供給通路の途中に、圧縮
空気により外気を吸引して空気流量を増量する増量バル
ブを介設したことを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図1〜図7は本発明の一実施形
態による立型マシニングセンタの主軸冷却装置を説明す
るための図であり、図1,図2は該立型マシニングセン
タの左側面図,正面図、図3は主軸頭の主軸保持部の左
側面図、図4は主軸頭の冷却プレートを外した状態の左
側面図、図5,図6は主軸頭の正面図,底面図、図7は
図4のVII-VII 線断面図である。
【0010】図において、1は立型マシニングセンタ、
2は該マシニングセンタ1のベース、3は該ベース2上
にX軸(正面から見て左右軸)方向にスライド自在に配
設されたコラム台、4は該コラム台3上にY軸(正面か
ら見て前後軸)方向にスライド自在に配設されたコラ
ム、5は該コラム4の前面(正面から見て手前面)にZ
軸(上下軸)方向にスライド自在に配設された主軸頭で
ある。また、6は加工済みワークと未加工ワークとを交
換するパレット交換装置である。
【0011】また上記立型マシニングセンタ1は自動工
具交換装置(ATC)7を備えている。この工具交換装
置7は、上記コラム4の上部に配置され、多数の工具T
を工具ポット内に収容保持し、所要の工具をコラム4の
左,右側方に設定された工具受渡し位置に割り出し位置
決めする工具マガジン8と、上記左,右の工具受渡し位
置と主軸頭5の主軸の左,右側方に設定された左,右の
待機位置との間で工具を移送する左,右の工具移送装置
9,9と、該待機位置の工具を主軸の下端に装着すると
ともに該主軸に装着されている工具を上記待機位置に戻
す工具着脱装置10とを備えている。
【0012】また上記主軸頭5の先端部に矩形の筒状に
形成された主軸保持部5a内に主軸11がZ軸と平行に
挿入配置されており、該主軸11は、下端部,中間部に
配置された下部軸受12,上部軸受け13により回転自
在に支持されている。また該主軸11の下端部に形成さ
れたテーパ孔11aには工具Tが挿入され、該工具Tは
主軸11内に配置されたクランプ機構14によりクラン
プされている。なお、5dは主軸保持部5aの左,右側
面に形成された工具アンクランプ機構(図示せず)用開
口、5eは主軸アンクランプ機構を構成するアンクラン
プレバーの軸支用孔である。
【0013】また上記主軸11の上端部には主軸モータ
15の出力軸15aが接続部材11bを介して回転力を
伝達可能に接続されている。該主軸モータ15は上記主
軸保持部5a上端に形成されたモータ取付面5b上に搭
載され、フランジ部15bがボルト16より締め付け固
定されている。
【0014】上記主軸モータ15の外周面には多数の軸
方向に延びる冷却フィンが形成され、該冷却フィンの外
側を外装プレート15dで囲むことにより冷却ジャケッ
ト15cが形成されており、さらに該主軸モータ15の
上部には送風ファン(図示せず)が設けられている。こ
の送風ファンの回転により外気を上記フランジ部15b
付近から上記冷却ジャケット15c内に吸引し、上端開
口から外部に排出することにより、該主軸モータ15を
冷却するように構成されている。
【0015】上記主軸頭5の主軸保持部5aの前面及び
左,右側面には主軸方向に延びる多数の冷却フィン17
が一体形成されている。そしてこの冷却フィン17の外
側は、該主軸保持部5aに前面,左,右側面に着脱可能
に取り付けられた冷却プレート18a,18b,18c
によって囲まれており、このようにして上記主軸保持部
5aの前面,左,右側面には冷却空気を主軸方向に流す
3つの冷却ジャケット19a,19b,19cが形成さ
れている。
【0016】上記前面の冷却ジャケット19aの下端部
は冷却プレート18aの下端部18dを後側に折り曲げ
て主軸保持部5aの下端面5cに固定することにより閉
塞されており、また左,右側面の冷却ジャケット19
b,19cの下端部は図示しない工具着脱装置の動作を
規制するガイド部材20で閉塞されている。またこれら
の冷却ジャケット19a〜19cの上端は上記主軸モー
タ15のフランジ部15bの前縁,左,右側縁を囲むよ
うに開口している。さらにまた上記左,右側面の冷却ジ
ャケット19b,19cと前側の冷却ジャケット19a
とは下端付近に形成された連通孔19eにより互いに連
通している。
【0017】そして上記左,右側面の冷却ジャケット1
9b,19cには、上記ガイド部材20を介して冷却空
気供給管21,21が連通接続されている。この冷却空
気供給管21は増量バルブ22,圧縮空気ホース23を
介して図示しない圧縮空気源に接続されている。
【0018】上記増量バルブ22は、圧縮空気を高速で
流すことにより発生する負圧で周囲の空気を吸引して空
気流量を増加するものであり、テーパ状をなす空気通路
の先端小径部22aは上記供給管21に接続され、後端
大径部22bは大気に開口しており、その中間に上記圧
縮空気ホース23が接続されている。
【0019】次に本実施形態における作用効果を説明す
る。本実施形態の冷却装置では、主軸11が回転してい
る期間においては、圧縮空気源から圧縮空気が増量バル
ブ22に供給される。この増量バルブ22において外気
を吸引して増加した冷却空気は、冷却空気供給管21を
介して左,右側面の冷却ジャケット19b,19cに供
給され、その一部は連通孔19eを通って前面の冷却ジ
ャケット19aに流入し、これらの冷却ジャケット19
a〜19c内を冷却フィン17に沿って主軸11廻りで
発生した熱を吸収しつつ上方に流れ、上端開口から排出
される。そしてその一部は主軸モータ15の冷却ジャケ
ット15c内に流入し、該主軸モータ15からの熱を吸
収しつつ上方に流れ、該モータ15の冷却ジャケット1
5cの上端開口から排出される。そして主軸11の回転
が停止している期間においては上記冷却空気の供給も停
止される。
【0020】ここで本実施形態の増量バルブ22には、
例えば「OSAWA & COMPANY」の「ワンダー
ガンW501」等の市販品を採用することができ、これ
を採用した場合には、例えば4kg/cm2の圧縮空気を0.
1〜0.2Nm3/min 供給することにより、0.5〜0.
7Nm3/min の冷却空気を確保することができる。
【0021】このように本実施形態では、主軸頭5の主
軸保持部5aの外表面に冷却プレート18a〜18cを
取り付けることにより冷却ジャケット19a〜19cを
形成し、該冷却ジャケット内に冷却空気を供給するよう
にしたので、非常に簡単な構造により主軸11の周囲の
熱を排出することができ、主軸11の温度上昇を抑制で
きる。この場合に、主軸11の工具装着側から冷却空気
を供給するようにしたので、該工具装着側をより確実に
冷却でき、工具位置の熱変位を軽減でき、加工精度への
悪影響を削減できる。
【0022】また冷却空気の供給に当たり、圧縮空気の
供給により空気流量を増加させる増量バルブ22を採用
したので、通常のエアコンプレッサからの圧縮空気によ
り簡単に多量の冷却空気を確保できる。
【0023】さらにまた、主軸11の回転を止めた場合
には冷却空気の供給も停止するようにしたので、主軸1
1廻りが過剰に冷却されるのを防止でき、過剰冷却によ
り工具位置が変動するのを回避できる。
【0024】なお、上記実施形態では、冷却フィン17
を設けた場合を説明したが、この冷却フィンは必ずしも
必要ないものであり、冷却フィンを設けない場合は主軸
頭を軽量化できる。また上記実施形態では、主軸を垂直
に配置した立型マシニングセンタの場合を説明したが、
本発明は、主軸を水平方向に配置した横型マシニングセ
ンタにも勿論適用可能である。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明に係る工作機械の主軸冷
却装置によれば、主軸頭の外表面に冷却ジャケットを形
成し、該冷却ジャッケト内に工具装着側から冷却空気を
供給し主軸モータ側から排出したので、簡単な構造でか
つ低コストで主軸廻りの熱を排出でき、工具位置の熱変
位を抑制して加工精度への悪影響を削減できる効果があ
り、また主軸モータの熱が工具装着側へ影響するのを防
ぐことができる効果もある。
【0026】請求項2の発明によれば、冷却ジャケット
内に主軸方向に延びる冷却フィンを設けたので、主軸廻
りの熱をより一層確実に排出できる。
【0027】請求項3の発明によれば、冷却空気供給通
路の途中に、圧縮空気により外気を吸引して空気流量を
増量する増量バルブを介設したので、簡単な構造でかつ
低コストで多量の冷却空気を確保できる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による主軸冷却装置を備え
たマシニングセンタの左側面図である。
【図2】上記マシニングセンタの正面図である。
【図3】上記マシニングセンタの主軸頭の主軸保持部の
左側面図である。
【図4】上記主軸頭の冷却プレートを取り外した状態の
左側面図である。
【図5】上記主軸頭の正面図である。
【図6】上記主軸頭の底面図である。
【図7】図4のVII-VII 線断面図である。
【符号の説明】
1 マシニングセンタ(工作機械) 5 主軸頭 11 主軸 15 主軸モータ 17 冷却フィン 19a〜19c 冷却ジャケット 21,23 冷却空気供給管,圧縮空気ホース(冷却空
気供給通路) 22 増量バルブ T 工具

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸頭内に配置された主軸の一端に工具
    を装着するとともに他端を主軸モータで駆動するように
    した工作機械の上記主軸及びその周囲を外部から冷却す
    る主軸冷却装置において、上記主軸頭の外表面に上記主
    軸の少なくとも左,右側方及び前方を覆う冷却ジャケッ
    トを形成し、該冷却ジャッケト内に上記工具装着側から
    冷却空気を供給し、該冷却空気を上記主軸モータ側から
    排出したことを特徴とする工作機械の主軸冷却装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記冷却ジャケット
    内に主軸方向に延びる冷却フィンを形成したことを特徴
    とする工作機械の主軸冷却装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、上記冷却ジャ
    ケットに圧縮空気源を冷却空気供給通路を介して接続
    し、該冷却空気供給通路の途中に、圧縮空気により外気
    を吸引して空気流量を増量する増量バルブを介設したこ
    とを特徴とする工作機械の主軸冷却装置。
JP4052497A 1997-02-25 1997-02-25 工作機械の主軸冷却装置 Withdrawn JPH10235536A (ja)

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Effective date: 20040511